JP4849190B2 - Vehicle power supply system and electric vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、車両用給電システム、電動車両および車両用給電設備に関し、特に、車両外部に設けられる給電設備から非接触で受電可能な電動車両の給電設備への駐車制御技術に関する。 The present invention relates to a vehicle power supply system, an electric vehicle, and a vehicle power supply facility, and more particularly to a parking control technique for a power supply facility of an electric vehicle that can receive power in a contactless manner from a power supply facility provided outside the vehicle.
特開平9−215211号公報(特許文献1)は、車両外部の電源に接続される一次コイルと電気自動車の蓄電装置に接続される二次コイルとを電磁結合させて車両外部の電源から車両の蓄電装置を非接触で充電可能な電気自動車用充電システムを開示する。この充電システムにおいては、車体底部に二次コイルが設けられる。一方、駐車場の床面には凹所が形成され、その内部には一次コイルを移動可能に支持するコイル移動装置が設けられる。コイル移動装置のボディには、三つの磁気センサが備えられる。 Japanese Patent Laid-Open No. 9-215221 (Patent Document 1) discloses that a primary coil connected to a power supply outside a vehicle and a secondary coil connected to a power storage device of an electric vehicle are electromagnetically coupled to each other from the power supply outside the vehicle. Disclosed is an electric vehicle charging system capable of charging a power storage device in a contactless manner. In this charging system, a secondary coil is provided at the bottom of the vehicle body. On the other hand, a recess is formed in the floor surface of the parking lot, and a coil moving device for supporting the primary coil so as to be movable is provided therein. The body of the coil moving device is provided with three magnetic sensors.
車両の蓄電装置を充電するには、凹所を跨ぐように車両を駐車し、二次コイルを励磁する。そうすると、磁気センサにより二次コイルの位置が検出される。そして、その検出結果に基づいてコイル移動装置が駆動され、両コイルが電磁的に結合する位置に一次コイルが案内される(特許文献1参照)。 To charge the power storage device of the vehicle, the vehicle is parked across the recess and the secondary coil is excited. Then, the position of the secondary coil is detected by the magnetic sensor. Then, the coil moving device is driven based on the detection result, and the primary coil is guided to a position where both coils are electromagnetically coupled (see Patent Document 1).
なお、電源コードや送電ケーブルを用いずに非接触で送電する非接触送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の3つの技術が知られている。 As non-contact power transmission technology for non-contact power transmission without using a power cord or a power transmission cable, there are three leading technologies: power transmission using electromagnetic induction, power transmission using microwaves, and power transmission using a resonance method. Technology is known.
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器(たとえば一対の自己共振コイル)を電磁場(近接場)において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数kWの大電力を比較的長距離(たとえば数m)送電することも可能である(非特許文献1参照)。
上記の特開平9−215211号公報に開示される充電システムは、一次コイルを移動可能に支持するコイル移動装置を駐車場に設ける必要があるので、装置が大掛かりなものとなる。今後、車両外部の給電設備から受電可能な車両の普及を図るためには、より簡易なシステム構成が望まれる。 In the charging system disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-215111, since it is necessary to provide a coil moving device that supports the primary coil so as to be movable in the parking lot, the device becomes large. In the future, a simpler system configuration is desired in order to popularize vehicles that can receive power from power supply facilities outside the vehicle.
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、給電設備への駐車精度を確保しつつ簡易な構成から成る車両用給電システムならびにそれに用いられる電動車両および車両用給電設備を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a vehicle power supply system having a simple configuration while ensuring parking accuracy to the power supply facility, and an electric vehicle and a vehicle used therefor. Is to provide power supply equipment.
この発明によれば、車両用給電システムは、車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから車両に搭載された受電ユニットへ非接触で給電する車両用給電システムであって、第1および第2の検知手段と、第1および第2の誘導制御手段とを備える。第1の検知手段は、送電ユニットと受電ユニットとの位置関係を検知する。第1の誘導制御手段は、第1の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットへ車両を誘導するように車両を制御する。第2の検知手段は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を検知する。第2の誘導制御手段は、第1の誘導制御手段により車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第2の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように車両を制御する。 According to the present invention, a vehicle power supply system is a vehicle power supply system that supplies power in a non-contact manner from a power transmission unit of a power supply facility provided outside the vehicle to a power reception unit mounted on the vehicle. A detection means and first and second guidance control means are provided. The first detection means detects a positional relationship between the power transmission unit and the power reception unit. The first guidance control unit controls the vehicle so as to guide the vehicle to the power transmission unit based on the detection result of the first detection unit. The second detection unit detects a distance between the power transmission unit and the power reception unit based on a power supply state from the power transmission unit to the power reception unit. When the vehicle approaches the power transmission unit to the predetermined distance by the first guidance control means, the second guidance control means performs alignment between the power transmission unit and the power reception unit based on the detection result of the second detection means. To control the vehicle.
好ましくは、送電ユニットは、地面に配置される。受電ユニットは、車体底面に配置される。送電ユニットおよび受電ユニットの対向面積は、車体底面の面積よりも小さい。第1の検知手段は、撮影装置と、画像認識部とを含む。撮影装置は、車両に搭載され、車両の外部を撮影する。画像認識部は、撮影装置によって撮影された画像に基づいて送電ユニットの位置を認識する。上記所定の距離は、車両が送電ユニットに近づくことにより送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、撮影装置により送電ユニットを撮影不可能となる距離である。 Preferably, the power transmission unit is disposed on the ground. The power receiving unit is disposed on the bottom surface of the vehicle body. The opposing area of the power transmission unit and the power reception unit is smaller than the area of the bottom surface of the vehicle body. The first detection means includes a photographing device and an image recognition unit. The imaging device is mounted on a vehicle and images the outside of the vehicle. The image recognition unit recognizes the position of the power transmission unit based on the image captured by the imaging device. The predetermined distance is a distance at which the power transmission unit cannot be photographed by the photographing device when the power transmission unit enters the lower part of the vehicle body as the vehicle approaches the power transmission unit.
また、好ましくは、上記所定の距離は、受電ユニットが送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である。 Preferably, the predetermined distance is a preset distance at which the power reception unit can receive power from the power transmission unit.
好ましくは、車両用給電システムは、通信手段をさらに備える。通信手段は、車両と給電設備との間で通信を行なう。第1の検知手段は、送電ユニットの位置を示す発光部をさらに含む。発光部は、通信手段により車両と給電設備との間の通信が確立した後に発光する。 Preferably, the vehicle power supply system further includes a communication unit. The communication means performs communication between the vehicle and the power supply facility. The first detection means further includes a light emitting unit indicating the position of the power transmission unit. The light emitting unit emits light after communication between the vehicle and the power supply facility is established by the communication means.
さらに好ましくは、発光部は、通信手段により車両から受ける指令に応じて発光する。
好ましくは、車両用給電システムは、通信手段をさらに備える。通信手段は、車両と給電設備との間で通信を行なう。給電設備は、通信手段により車両から受ける指令に応じて起動される。More preferably, the light emitting unit emits light according to a command received from the vehicle by the communication means.
Preferably, the vehicle power supply system further includes a communication unit. The communication means performs communication between the vehicle and the power supply facility. The power supply facility is activated in response to a command received from the vehicle by the communication means.
好ましくは、送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含む。受電ユニットは、送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含む。第2の検知手段は、距離推定部を含む。距離推定部は、送電用コイルから充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を推定する。 Preferably, the power transmission unit includes a power transmission coil that receives power from a power source. The power receiving unit includes a power receiving coil for receiving power from the power transmitting coil in a contactless manner. The second detection means includes a distance estimation unit. The distance estimation unit estimates the distance between the power transmission unit and the power reception unit based on information on the power transmitted from the power transmission coil to the charging coil.
好ましくは、第2の誘導制御手段による送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせの実行中に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力の大きさは、位置合わせの完了後に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力よりも小さい。 Preferably, the magnitude of the power supplied from the power transmission unit to the power receiving unit during execution of alignment between the power transmission unit and the power receiving unit by the second guidance control unit is supplied from the power transmission unit to the power receiving unit after the alignment is completed. Is less than the power being
好ましくは、第1の誘導制御手段は、第1の制御部を含む。第1の制御部は、第1の検知手段の検知結果に基づいて車両のステアリングを制御する。第2の誘導制御手段は、第2の制御部を含む。第2の制御部は、第2の検知手段の検知結果に基づいて車両の駆動および制動を制御する。 Preferably, the first guidance control means includes a first control unit. The first control unit controls the steering of the vehicle based on the detection result of the first detection unit. The second guidance control means includes a second control unit. The second control unit controls driving and braking of the vehicle based on the detection result of the second detection unit.
また、この発明によれば、電動車両は、車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから給電される電力を用いて電動機により走行可能な電動車両であって、受電ユニットと、第1および第2の検知部と、第1および第2の誘導制御部とを備える。受電ユニットは、送電ユニットから送出される電力を非接触で受電するように構成される。第1の検知部は、送電ユニットの位置を検知する。第1の誘導制御部は、第1の検知部の検知結果に基づいて送電ユニットへ当該車両を誘導するように当該車両を制御する。第2の検知部は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を検知する。第2の誘導制御部は、第1の誘導制御部により当該車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第2の検知部の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように当該車両を制御する。 In addition, according to the present invention, the electric vehicle is an electric vehicle that can be driven by an electric motor using electric power supplied from a power transmission unit of a power supply facility provided outside the vehicle, the power receiving unit, and the first and second power receiving units. And a first guidance control unit and a second guidance control unit. The power receiving unit is configured to receive the power transmitted from the power transmitting unit in a contactless manner. The first detection unit detects the position of the power transmission unit. The first guidance control unit controls the vehicle to guide the vehicle to the power transmission unit based on the detection result of the first detection unit. The second detection unit detects a distance between the power transmission unit and the power reception unit based on a power supply state from the power transmission unit to the power reception unit. The second guidance control unit aligns the power transmission unit and the power reception unit based on the detection result of the second detection unit when the vehicle approaches the power transmission unit to the predetermined distance by the first guidance control unit. The vehicle is controlled as follows.
好ましくは、送電ユニットは、地面に配置される。受電ユニットは、車体底面に配置される。送電ユニットおよび受電ユニットの対向面積は、車体底面の面積よりも小さい。第1の検知部は、撮影装置と、画像認識部とを含む。撮影装置は、車両の外部を撮影する。画像認識部は、撮影装置によって撮影された画像に基づいて送電ユニットの位置を認識する。上記所定の距離は、当該車両が送電ユニットに近づくことにより送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、撮影装置により送電ユニットを撮影不可能となる距離である。 Preferably, the power transmission unit is disposed on the ground. The power receiving unit is disposed on the bottom surface of the vehicle body. The opposing area of the power transmission unit and the power reception unit is smaller than the area of the bottom surface of the vehicle body. The first detection unit includes a photographing device and an image recognition unit. The photographing device photographs the outside of the vehicle. The image recognition unit recognizes the position of the power transmission unit based on the image captured by the imaging device. The predetermined distance is a distance at which the power transmission unit cannot be photographed by the photographing device when the power transmission unit enters the lower part of the vehicle body as the vehicle approaches the power transmission unit.
また、好ましくは、上記所定の距離は、受電ユニットが送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である。 Preferably, the predetermined distance is a preset distance at which the power reception unit can receive power from the power transmission unit.
好ましくは、電動車両は、通信部をさらに備える。通信部は、給電設備と通信を行なう。給電設備は、送電ユニットの位置を示す発光部を含む。通信部は、給電設備との通信が確立した後、発光部の点灯を指示する指令を給電設備へ送信する。 Preferably, the electric vehicle further includes a communication unit. The communication unit communicates with the power supply facility. The power supply facility includes a light emitting unit that indicates a position of the power transmission unit. A communication part transmits the command which instruct | indicates lighting of a light emission part to power supply equipment, after communication with power supply equipment is established.
好ましくは、電動車両は、通信部をさらに備える。通信部は、給電設備と通信を行なう。通信部は、給電設備の起動を指示する指令を給電設備へ送信する。 Preferably, the electric vehicle further includes a communication unit. The communication unit communicates with the power supply facility. The communication unit transmits a command for instructing activation of the power supply facility to the power supply facility.
好ましくは、送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含む。受電ユニットは、送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含む。第2の検知部は、距離推定部を含む。距離推定部は、送電用コイルから充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を推定する。 Preferably, the power transmission unit includes a power transmission coil that receives power from a power source. The power receiving unit includes a power receiving coil for receiving power from the power transmitting coil in a contactless manner. The second detection unit includes a distance estimation unit. The distance estimation unit estimates the distance between the power transmission unit and the power reception unit based on information on the power transmitted from the power transmission coil to the charging coil.
好ましくは、第2の誘導制御部による送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ時に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力の大きさは、送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ完了後に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力よりも小さい。 Preferably, the magnitude of the power supplied from the power transmission unit to the power receiving unit when the second guidance control unit aligns the power transmission unit and the power receiving unit is determined so that the power received from the power transmission unit after the alignment between the power transmission unit and the power receiving unit is completed. Less than the power supplied to the unit.
好ましくは、第1の誘導制御部は、第1の制御部を含む。第1の制御部は、第1の検知部の検知結果に基づいて車両のステアリングを制御する。第2の誘導制御部は、第2の制御部を含む。第2の制御部は、第2の検知部の検知結果に基づいて車両の駆動および制動を制御する。 Preferably, the first guidance control unit includes a first control unit. The first control unit controls the steering of the vehicle based on the detection result of the first detection unit. The second guidance control unit includes a second control unit. The second control unit controls driving and braking of the vehicle based on the detection result of the second detection unit.
また、この発明によれば、車両用給電設備は、車両に搭載された受電ユニットへ非接触で給電する車両用給電設備であって、送電ユニットと、通信部と、電力制御部とを備える。送電ユニットは、電源から受ける電力を受電ユニットへ非接触で送出するように構成される。通信部は、車両と通信を行なう。電力制御部は、送電ユニットから受電ユニットへ送出される電力を制御する。車両は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように構成される。車両において位置合わせの実行中であることを示す信号を通信部により車両から受信しているとき、電力制御部は、位置合わせの完了後に送電ユニットから受電ユニットへ送出される電力よりも小さくなるように電力を制御する。 Moreover, according to this invention, the vehicle power supply facility is a vehicle power supply facility that supplies power to a power receiving unit mounted on the vehicle in a non-contact manner, and includes a power transmission unit, a communication unit, and a power control unit. The power transmission unit is configured to send the power received from the power source to the power reception unit in a contactless manner. The communication unit communicates with the vehicle. The power control unit controls the power sent from the power transmission unit to the power receiving unit. The vehicle is configured to align the power transmission unit and the power reception unit based on a power supply state from the power transmission unit to the power reception unit. When the signal indicating that the alignment is being performed in the vehicle is received from the vehicle by the communication unit, the power control unit is configured to be smaller than the power sent from the power transmission unit to the power receiving unit after the alignment is completed. To control the power.
好ましくは、車両用給電設備は、送電ユニットの位置を示す発光部をさらに備える。発光部は、通信部により車両との通信が確立した後に発光する。 Preferably, the vehicle power supply facility further includes a light emitting unit indicating a position of the power transmission unit. The light emitting unit emits light after communication with the vehicle is established by the communication unit.
さらに好ましくは、発光部は、通信部により車両から受ける指令に応じて発光する。
好ましくは、電力制御部は、通信部により車両から受ける指令に応じて起動される。More preferably, the light emitting unit emits light according to a command received from the vehicle by the communication unit.
Preferably, the power control unit is activated in response to a command received from the vehicle by the communication unit.
この発明においては、車両の駐車制御は2段階で行なわれる。第1段階では、第1の検知手段により送電ユニットと受電ユニットとの位置関係が検知され、その検知結果に基づいて送電ユニットへ車両を誘導するように第1の誘導制御手段により車両が制御される。第2段階では、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて第2の検知手段により送電ユニットと受電ユニットとの間の距離が検知される。そして、第1の誘導制御手段により車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第2の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように第2の誘導制御手段により車両が制御される。これにより、大掛かりな設備を備えることなく、給電設備の送電ユニットと車両に搭載された受電ユニットとの位置合わせを行なうことができる。 In the present invention, vehicle parking control is performed in two stages. In the first stage, the positional relationship between the power transmission unit and the power receiving unit is detected by the first detection means, and the vehicle is controlled by the first guidance control means so as to guide the vehicle to the power transmission unit based on the detection result. The In the second stage, the distance between the power transmission unit and the power reception unit is detected by the second detection means based on the power supply status from the power transmission unit to the power reception unit. Then, when the vehicle approaches the power transmission unit to a predetermined distance by the first guidance control means, the second guidance control is performed so that the power transmission unit and the power reception unit are aligned based on the detection result of the second detection means. The vehicle is controlled by the means. Thereby, position alignment with the power transmission unit of electric power feeding equipment and the power receiving unit mounted in the vehicle can be performed, without providing a large-scale installation.
したがって、この発明によれば、給電設備への駐車精度を確保しつつ簡易な構成で車両用給電システムを実現することができる。 Therefore, according to this invention, the vehicle power supply system can be realized with a simple configuration while ensuring the parking accuracy to the power supply facility.
10 車両用給電システム、100 電動車両、110 受電ユニット、112,340 二次自己共振コイル、114,350 二次コイル、120 カメラ、130,240 通信部、140 整流器、142 DC/DCコンバータ、150 蓄電装置、162 昇圧コンバータ、164,166 インバータ、172,174 モータジェネレータ、176 エンジン、177 動力分割装置、178 駆動輪、180 制御装置、190,272 電圧センサ、200 給電設備、210 電源装置、220 送電ユニット、222,320 一次コイル、224,330 一次自己共振コイル、230 発光部、250 交流電源、260 高周波電力ドライバ、270 ECU、274 電流センサ、310 高周波電源、360 負荷、410 IPA−ECU、420 EPS、430 MG−ECU、440 ECB、450 EPB、460 共鳴ECU、470 HV−ECU、SMR1,SMR2 システムメインリレー、PL1,PL2 正極線、NL 負極線。
DESCRIPTION OF
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による車両用給電システムの全体構成図である。図1を参照して、車両用給電システム10は、電動車両100と、給電設備200とを備える。電動車両100は、受電ユニット110と、カメラ120と、通信部130とを含む。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle power supply system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a vehicle
受電ユニット110は、車体底面に固設され、給電設備200の送電ユニット220(後述)から送出される電力を非接触で受電するように構成される。詳しくは、受電ユニット110は、自己共振コイル(後述)を含み、送電ユニット220に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニット220から非接触で受電する。カメラ120は、受電ユニット110と送電ユニット220との位置関係を検知するために設けられ、たとえば車両後方を撮影可能に車体に取付けられる。通信部130は、電動車両100と給電設備200との間で通信を行なうための通信インターフェースである。
The
給電設備200は、電源装置210と、送電ユニット220と、発光部230と、通信部240とを含む。電源装置210は、たとえば系統電源から供給される商用交流電力を高周波の電力に変換して送電ユニット220へ出力する。なお、電源装置210が生成する高周波電力の周波数は、たとえば1M〜10数MHzである。
The
送電ユニット220は、駐車場の床面に固設され、電源装置210から供給される高周波電力を電動車両100の受電ユニット110へ非接触で送出するように構成される。詳しくは、送電ユニット220は、自己共振コイル(後述)を含み、受電ユニット110に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電ユニット110へ非接触で送電する。発光部230は、送電ユニット220上に複数設けられ、送電ユニット220の位置を示すために設けられる。発光部230は、たとえばLEDなどから成る。通信部240は、給電設備200と電動車両100との間で通信を行なうための通信インターフェースである。
The
この車両用給電システム10においては、給電設備200の送電ユニット220から高周波の電力が送出され、電動車両100の受電ユニット110に含まれる自己共振コイルと送電ユニット220に含まれる自己共振コイルとが電磁場を介して共鳴することにより、給電設備200から電動車両100へ給電される。ここで、給電設備200から電動車両100への給電に際し、電動車両100を給電設備200へ誘導して電動車両100の受電ユニット110と給電設備200の送電ユニット220との位置合わせを行なう必要がある。そして、この実施の形態においては、電動車両100の給電設備200への駐車制御は2段階で行なわれる。
In the vehicle
すなわち、第1段階においては、カメラ120によって撮影される画像に基づいて電動車両100の受電ユニット110と給電設備200の送電ユニット220との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて送電ユニット220へ車両を誘導するように車両が制御される。より詳しくは、送電ユニット220上に設けられた複数の発光部230がカメラ120によって撮影され、複数の発光部230の位置および向きが画像認識される。そして、その画像認識の結果に基づいて送電ユニット220と車両との位置および向きが認識され、その認識結果に基づいて送電ユニット220へ車両が誘導される。
That is, in the first stage, the positional relationship between the
ここで、受電ユニット110および送電ユニット220の対向面積は、車体底面の面積よりも小さいところ、送電ユニット220が車体下部に入り込むことによってカメラ120により送電ユニット220を撮影できなくなると、第1段階から第2段階に切替わる。この第2段階においては、送電ユニット220から受電ユニット110への給電が行なわれ、その給電状況に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との距離が検知される。そして、その距離情報に基づいて、送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせを行なうように車両が制御される。
Here, the facing area of the
なお、上記の第2段階時に送電ユニット220から送出される電力の大きさは、送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせの完了後に送電ユニット220から受電ユニット110へ供給される電力よりも小さく設定される。上記第2段階時に送電ユニット220から電力を送出するのは、送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離を検知するためであり、本格的な給電を行なう際の大電力は不要だからである。
Note that the magnitude of the power transmitted from the
次に、この実施の形態による車両用給電システム10に用いられる非接触給電方法について説明する。この実施の形態による車両用給電システム10では、共鳴法を用いて給電設備200から電動車両100への給電が行なわれる。
Next, a non-contact power feeding method used in the vehicle
図2は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図2を参照して、この共鳴法では、2つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する2つのLC共振コイルが電磁場(近接場)において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。 FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of power transmission by the resonance method. Referring to FIG. 2, in this resonance method, in the same way as two tuning forks resonate, two LC resonance coils having the same natural frequency resonate in an electromagnetic field (near field), and thereby, from one coil. Electric power is transmitted to the other coil via an electromagnetic field.
具体的には、高周波電源310に一次コイル320を接続し、電磁誘導により一次コイル320と磁気的に結合される一次自己共振コイル330へ1M〜10数MHzの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル330は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるLC共振器であり、一次自己共振コイル330と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル340と電磁場(近接場)を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル330から二次自己共振コイル340へ電磁場を介してエネルギー(電力)が移動する。二次自己共振コイル340へ移動したエネルギー(電力)は、電磁誘導により二次自己共振コイル340と磁気的に結合される二次コイル350によって取出され、負荷360へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル330と二次自己共振コイル340との共鳴強度を示すQ値がたとえば100よりも大きいときに実現される。
Specifically, the
なお、図1との対応関係については、二次自己共振コイル340および二次コイル350が図1の受電ユニット110に対応し、一次コイル320および一次自己共振コイル330が図1の送電ユニット220に対応する。
1, the secondary self-
図3は、電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図3を参照して、電磁界は3つの成分を含む。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source (magnetic current source) and the intensity of the electromagnetic field. Referring to FIG. 3, the electromagnetic field includes three components. The curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”. A curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”. The curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”.
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、一方の共鳴器(一次自己共振コイル)から他方の共鳴器(二次自己共振コイル)へエネルギー(電力)を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー(電力)を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。 Among these, there is a region where the intensity of the electromagnetic wave rapidly decreases with the distance from the wave source. In the resonance method, energy (electric power) is transmitted using this near field (evanescent field). That is, by using a near field to resonate a pair of resonators (for example, a pair of LC resonance coils) having the same natural frequency, one resonator (primary self-resonant coil) and the other resonator (two Energy (electric power) is transmitted to the next self-resonant coil. Since this near field does not propagate energy (electric power) far away, the resonance method transmits power with less energy loss than electromagnetic waves that transmit energy (electric power) by "radiation electromagnetic field" that propagates energy far away. be able to.
図4は、図1に示した電動車両100の詳細構成図である。図4を参照して、電動車両100は、蓄電装置150と、システムメインリレーSMR1と、昇圧コンバータ162と、インバータ164,166と、モータジェネレータ172,174と、エンジン176と、動力分割装置177と、駆動輪178とを含む。また、電動車両100は、二次自己共振コイル112と、二次コイル114と、整流器140と、DC/DCコンバータ142と、システムメインリレーSMR2と、電圧センサ190とをさらに含む。さらに、電動車両100は、制御装置180と、カメラ120と、通信部130とをさらに含む。
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of
この電動車両100は、エンジン176およびモータジェネレータ174を動力源として搭載する。エンジン176およびモータジェネレータ172,174は、動力分割装置177に連結される。そして、電動車両100は、エンジン176およびモータジェネレータ174の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン176が発生する動力は、動力分割装置177によって2経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪178へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ172へ伝達される経路である。
This
モータジェネレータ172は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ172は、動力分割装置177によって分割されたエンジン176の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置150の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称される。)が予め定められた値よりも低くなると、エンジン176が始動してモータジェネレータ172により発電が行なわれ、蓄電装置150が充電される。
モータジェネレータ174も、交流回転電機であり、モータジェネレータ172と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ174は、蓄電装置150に蓄えられた電力およびモータジェネレータ172により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ174の駆動力は、駆動輪178に伝達される。
The
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪178を介してモータジェネレータ174の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ174が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ174は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ174により発電された電力は、蓄電装置150に蓄えられる。
Further, when braking the vehicle or reducing acceleration on the down slope, the mechanical energy stored in the vehicle as kinetic energy or positional energy is used for rotational driving of the
動力分割装置177は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン176のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ172の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ174の回転軸および駆動輪178に連結される。
Power split device 177 includes a planetary gear including a sun gear, a pinion gear, a carrier, and a ring gear. The pinion gear engages with the sun gear and the ring gear. The carrier supports the pinion gear so as to be able to rotate and is coupled to the crankshaft of the engine 176. The sun gear is coupled to the rotation shaft of
蓄電装置150は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置150は、DC/DCコンバータ142から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ172,174によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置150は、その蓄えた電力を昇圧コンバータ162へ供給する。なお、蓄電装置150として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電設備200(図1)から供給される電力やモータジェネレータ172,174からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ162へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
The
システムメインリレーSMR1は、蓄電装置150と昇圧コンバータ162との間に配設される。システムメインリレーSMR1は、制御装置180からの信号SE1が活性化されると、蓄電装置150を昇圧コンバータ162と電気的に接続し、信号SE1が非活性化されると、蓄電装置150と昇圧コンバータ162との間の電路を遮断する。昇圧コンバータ162は、制御装置180からの信号PWCに基づいて、正極線PL2の電圧を蓄電装置150から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。なお、この昇圧コンバータ162は、たとえば直流チョッパ回路から成る。インバータ164,166は、それぞれモータジェネレータ172,174に対応して設けられる。インバータ164は、制御装置180からの信号PWI1に基づいてモータジェネレータ172を駆動し、インバータ166は、制御装置180からの信号PWI2に基づいてモータジェネレータ174を駆動する。なお、インバータ164,166は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。
System main relay SMR1 is arranged between
二次自己共振コイル112は、両端がオープン(非接続)のLC共振コイルであり、給電設備200の一次自己共振コイル(後述)と電磁場を介して共鳴することにより給電設備200から受電する。なお、二次自己共振コイル112の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。この二次自己共振コイル112については、給電設備200の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル112の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル112との共鳴強度を示すQ値(たとえば、Q>100)およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
The secondary self-
二次コイル114は、二次自己共振コイル112と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル112と磁気的に結合可能である。この二次コイル114は、二次自己共振コイル112により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器140へ出力する。なお、二次自己共振コイル112および二次コイル114は、図1に示した受電ユニット110を形成する。
The
整流器140は、二次コイル114によって取出された交流電力を整流する。DC/DCコンバータ142は、制御装置180からの信号PWDに基づいて、整流器140によって整流された電力を蓄電装置150の電圧レベルに変換して蓄電装置150へ出力する。システムメインリレーSMR2は、DC/DCコンバータ142と蓄電装置150との間に配設される。システムメインリレーSMR2は、制御装置180からの信号SE2が活性化されると、蓄電装置150をDC/DCコンバータ142と電気的に接続し、信号SE2が非活性化されると、蓄電装置150とDC/DCコンバータ142との間の電路を遮断する。電圧センサ190は、整流器140とDC/DCコンバータ142との間の電圧VHを検出し、その検出値を制御装置180へ出力する。
The
制御装置180は、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ162およびモータジェネレータ172,174をそれぞれ駆動するための信号PWC,PWI1,PWI2を生成し、その生成した信号PWC,PWI1,PWI2をそれぞれ昇圧コンバータ162およびインバータ164,166へ出力する。そして、車両の走行時、制御装置180は、信号SE1を活性化してシステムメインリレーSMR1をオンさせるとともに、信号SE2を非活性化してシステムメインリレーSMR2をオフさせる。
また、給電設備200(図1)から電動車両100への給電が行なわれるとき、制御装置180は、カメラ120によって撮影された画像をカメラ120から受ける。また、制御装置180は、給電設備200から送出される電力の情報(電圧および電流)を給電設備200から通信部130を介して受け、電圧センサ190によって検出される電圧VHの検出値を電圧センサ190から受ける。そして、制御装置180は、これらのデータに基づいて、給電設備200の送電ユニット220(図1)へ当該車両を誘導するように後述の方法により車両の駐車制御を実行する。
When power is supplied from the power supply facility 200 (FIG. 1) to the
送電ユニット220への駐車制御が完了すると、制御装置180は、通信部130を介して給電設備200へ給電指令を送信するとともに、信号SE2を活性化してシステムメインリレーSMR2をオンさせる。そして、制御装置180は、DC/DCコンバータ142を駆動するための信号PWDを生成し、その生成した信号PWDをDC/DCコンバータ142へ出力する。
When the parking control to
図5は、図4に示した制御装置180の機能ブロック図である。図5を参照して、制御装置180は、IPA(Intelligent Parking Assist)−ECU(Electronic Control Unit)410と、EPS(Electric Power Steering)420と、MG(Motor-Generator)−ECU430と、ECB(Electronically Controlled Brake)440と、EPB(Electric Parking Brake)450と、共鳴ECU460と、HV(Hybrid Vehicle)−ECU470とを含む。
FIG. 5 is a functional block diagram of
IPA−ECU410は、車両の動作モードが充電モードのとき、カメラ120から受ける画像情報に基づいて、給電設備200の送電ユニット220(図1)へ車両を誘導する誘導制御を実行する(第1の誘導制御)。具体的には、IPA−ECU410は、カメラ120から受ける画像情報に基づいて送電ユニット220を認識する。ここで、送電ユニット220には、送電ユニット220の位置および向きを示す複数の発光部230が設けられており、IPA−ECU410は、カメラ120に映し出された複数の発光部230の映像に基づいて送電ユニット220との位置関係(おおよその距離および向き)を認識する。そして、IPA−ECU410は、その認識結果に基づいて、送電ユニット220へ適切な向きで車両が誘導されるようにEPS420へ指令を出力する。
When the operation mode of the vehicle is the charging mode, IPA-
また、IPA−ECU410は、送電ユニット220に車両が近づくことによって送電ユニット220が車体下部に入り込み、カメラ120によって送電ユニット220を撮影できなくなると、カメラ120からの画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)の終了をHV−ECU470へ通知する。EPS420は、第1の誘導制御時、IPA−ECU410からの指令に基づいてステアリングの自動制御を行なう。
Further, when the vehicle approaches the
MG−ECU430は、HV−ECU470からの指令に基づいて、モータジェネレータ172,174および昇圧コンバータ162を制御する。詳しくは、MG−ECU430は、モータジェネレータ172,174および昇圧コンバータ162を駆動するための信号を生成してそれぞれインバータ164,166および昇圧コンバータ162へ出力する。
MG-
ECB440は、HV−ECU470からの指令に基づいて、車両の制動を制御する。詳しくは、ECB440は、HV−ECU470からの指令に基づいて、油圧ブレーキの制御を行なうとともに、油圧ブレーキとモータジェネレータ174による回生ブレーキとの協調制御を行なう。EPB450は、HV−ECU470からの指令に基づいて、電動パーキングブレーキの制御を行なう。
The
共鳴ECU460は、給電設備200(図1)から送出される電力の情報を給電設備200から通信部130を介して受ける。また、共鳴ECU460は、車両における受電電圧を示す電圧VHの検出値を電圧センサ190(図4)から受ける。そして、共鳴ECU460は、たとえば給電設備200からの送電電圧と電圧VHとを比較することによって、給電設備200の送電ユニット220と車両の受電ユニット110との距離を検知する。
The
具体的には、図6に示すような一定の一次側電圧(給電設備200からの出力電圧)に対して、二次側電圧(電動車両100の受電電圧)は、図7に示すように、給電設備200の送電ユニット220と電動車両100の受電ユニット110との間の距離Lに応じて変化する。そこで、この図6,7に示される一次側電圧および二次側電圧の関係を予め測定するなどしてマップ等を作成しておき、二次側電圧を示す電圧VHの検出値に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離を検知することができる。
Specifically, for a certain primary side voltage (output voltage from the power supply facility 200) as shown in FIG. 6, the secondary side voltage (the received voltage of the electric vehicle 100) is as shown in FIG. It changes in accordance with the distance L between the
なお、図8に示すように、送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離Lに応じて一次側電流(給電設備200からの出力電流)は変化するところ、この関係を用いて、給電設備200からの出力電流の検出値に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離を検知してもよい。
As shown in FIG. 8, the primary current (the output current from the power supply facility 200) changes according to the distance L between the
再び図5を参照して、共鳴ECU460は、送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離を検知すると、その距離情報をHV−ECU470へ出力する。また、共鳴ECU460は、HV−ECU470から充電開始指令を受けると、システムメインリレーSMR2へ出力される信号SE2を活性化することによってシステムメインリレーSMR2をオンさせる。そして、共鳴ECU460は、DC/DCコンバータ142を駆動するための信号を生成してDC/DCコンバータ142へ出力する。
Referring to FIG. 5 again, upon detecting the distance between
HV−ECU470は、車両の動作モードが走行モードのとき、アクセルペダル/ブレーキペダルの操作状況や車両の走行状況等に応じて、MG−ECU430およびECB440へ制御指令を出力する。また、パーキングブレーキスイッチが操作される等して運転者によりパーキングブレーキの作動が指示されると、HV−ECU470は、EPB450へ動作指令を出力する。
HV-
一方、車両の動作モードが充電モードのとき、HV−ECU470は、通信部130によって給電設備200(図1)との通信を確立し、給電設備200を起動するための起動指令を通信部130を介して給電設備200へ出力する。給電設備200が起動すると、HV−ECU470は、給電設備200の送電ユニット220上に設けられる発光部230の点灯指令を通信部130を介して給電設備200へ出力する。そして、発光部230が点灯すると、HV−ECU470は、電動車両100を送電ユニット220へ誘導する誘導制御を実行中であることを示す誘導制御中信号を通信部130を介して給電設備200へ出力するとともに、カメラ120からの画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)の実行を指示する指令をIPA−ECU410へ出力する。
On the other hand, when the operation mode of the vehicle is the charging mode, HV-
さらに、HV−ECU470は、第1の誘導制御の終了通知をIPA−ECU410から受けると、送電ユニット220と受電ユニット110との距離情報に基づく誘導制御を実行する(第2の誘導制御)。具体的には、HV−ECU470は、給電設備200の送電ユニット220と車両の受電ユニット110との距離情報を共鳴ECU460から受け、その距離情報に基づいて、送電ユニット220と受電ユニット110との距離が最小となるように、車両の駆動および制動をそれぞれ制御するMG−ECU430およびECB440へ指令を出力する。
Further, when receiving an end notification of the first guidance control from the IPA-
なお、送電ユニット220と受電ユニット110との距離が最小であることの判断は、たとえば、図9に示すように、共鳴ECU460から受ける送電ユニット220と受電ユニット110との距離Lの微分値が零となるときに基づいてなされる。
The determination that the distance between the
再び図5を参照して、送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせが完了すると、HV−ECU470は、EPB450へ動作指令を出力し、その後、給電設備200からの給電を指示する給電指令を通信部130を介して給電設備200へ出力するとともに共鳴ECU460へ充電開始指令を出力する。
Referring to FIG. 5 again, when the alignment between
この制御装置180においては、車両の動作モードが充電モードになると、HV−ECU470は、通信部130によって給電設備200との通信を確立し、通信部130を介して給電設備200へ起動指令を送信する。起動指令に応じて給電設備200が起動すると、HV−ECU470は、通信部130を介して給電設備200へ発光部230の点灯指令を送信する。送電ユニット220上の発光部230が点灯すると、HV−ECU470は、通信部130を介して給電設備200へ誘導制御中信号を送信するとともに、カメラ120からの画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)の実行を指示する指令をIPA−ECU410へ出力する。
In this
IPA−ECU410は、HV−ECU470から指令を受けると、カメラ120からの画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)を実行し、ステアリングを自動制御するための指令をEPS420へ出力する。そして、車両が送電ユニット220へ近づくことにより送電ユニット220が車体下部へ入り込み、カメラ120によって送電ユニット220を認識不可になると、IPA−ECU410は、第1の誘導制御の終了をHV−ECU470へ通知する。
When receiving a command from the HV-
一方、共鳴ECU460は、上記の誘導制御中信号に応じて給電設備200から送出される電力(上述のように、この電力は、駐車制御完了後に供給される電力よりも小さい。)の情報を給電設備200から通信部130を介して受け、電動車両100の受電電圧を示す電圧VHの検出値を電圧センサ190から受ける。そして、共鳴ECU460は、給電設備200から電動車両100への給電状況に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離を推定し、その距離情報をHV−ECU470へ出力する。HV−ECU470は、カメラ120からの画像情報に基づく第1の誘導制御の終了通知をIPA−ECU410から受けると、共鳴ECU460から受ける送電ユニット220と受電ユニット110との距離情報に基づく誘導制御(第2の誘導制御)を実行し、車両の駆動および制動を自動制御するための指令をそれぞれMG−ECU430およびECB440へ出力する。
On the other hand, the
そして、上記第2の誘導制御により送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせが完了すると、HV−ECU470は、EPB450へ動作指令を出力し、その後、通信部130を介して給電設備200へ給電指令を出力するとともに共鳴ECU460へ充電開始指令を出力する。これにより、給電設備200から電動車両100への実質的な給電が開始される。
When the positioning between the
図10は、図1に示した給電設備200の機能ブロック図である。図10を参照して、給電設備200は、交流電源250と、高周波電力ドライバ260と、一次コイル222と、一次自己共振コイル224と、電圧センサ272と、電流センサ274と、発光部230と、通信部240と、ECU270とを含む。
FIG. 10 is a functional block diagram of the
交流電源250は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ260は、交流電源250から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル222へ供給する。なお、高周波電力ドライバ260が生成する高周波電力の周波数は、たとえば1M〜10数MHzである。
一次コイル222は、一次自己共振コイル224と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル224と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル222は、高周波電力ドライバ260から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル224へ給電する。
一次自己共振コイル224は、電動車両100の二次自己共振コイル112と同様に両端がオープン(非接続)のLC共振コイルであり、電動車両100の二次自己共振コイル112と電磁場を介して共鳴することにより電動車両100へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル224の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。この一次自己共振コイル224も、電動車両100の二次自己共振コイル112との距離や、一次自己共振コイル224および二次自己共振コイル112の共鳴周波数等に基づいて、Q値(たとえば、Q>100)および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。
The primary self-
なお、一次自己共振コイル224および一次コイル222は、図1に示した送電ユニット220を形成する。発光部230および通信部240は、図1で説明したとおりである。電圧センサ272は、高周波電力ドライバ260から出力される電圧VSを検出し、その検出値をECU270へ出力する。電流センサ274は、高周波電力ドライバ260から出力される電流ISを検出し、その検出値をECU270へ出力する。
The primary self-
ECU270は、電動車両100から通信部240を介して起動指令を受けると、給電設備200を起動する。また、ECU270は、電動車両100から通信部240を介して発光部230の点灯指令を受けると、発光部230を点灯させる。そして、ECU270は、電動車両100から通信部240を介して給電指令を受けると、給電設備200から電動車両100へ供給される電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ260の出力を制御する。
When
また、ECU270は、電動車両100から通信部240を介して誘導制御中信号を受けているとき、電圧センサ272からの電圧VSおよび電流センサ274からの電流ISの各検出値を含む給電設備200の電力情報を通信部240を介して電動車両100へ送信する。そして、ECU270は、誘導制御中信号の受信中、給電指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力するように高周波電力ドライバ260の出力を制御する。
In addition, when receiving an in-guidance control signal from the
図11は、電動車両100の制御装置180および給電設備200のECU260により実行される車両の誘導制御を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。
FIG. 11 is a flowchart for illustrating vehicle guidance control executed by
図11を参照して、電動車両100において、制御装置180は、車両の動作モードが充電モードであるか否かを判定する(ステップS10)。非充電モード時すなわち走行モード時は(ステップS10においてNO)、制御装置180は、以降の一連の処理を実行することなくステップS120へ処理を移行する。
Referring to FIG. 11, in electrically
ステップS10において充電モードであると判定されると(ステップS10においてYES)、制御装置180は、車両の通信部130と給電設備200の通信部240との通信を確立し、給電設備200の起動を指示する起動指令を通信部130によって給電設備200へ送信する(ステップS20)。次いで、制御装置180は、給電設備200の送電ユニット220上に設けられる発光部230の点灯要求があると(ステップS25においてYES)、発光部230の点灯を指示する点灯指令を通信部130によって給電設備200へ送信する(ステップS30)。さらに次いで、制御装置180は、送電ユニット220への車両の誘導制御中であることを示す誘導制御中信号を通信部130によって給電設備200へ送信し、送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせが完了するまで送信を継続する(ステップS40)。
When it is determined in step S10 that the charging mode is set (YES in step S10),
そして、制御装置180は、上述の方法により、カメラ120からの画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)を実行する(ステップS50)。この第1の誘導制御は、電動車両100が給電設備200へ近づくことにより送電ユニット220が車体下部に入り込むことによってカメラ120からの画像情報に基づき送電ユニット220を認識できなくなるまで実行される(ステップS60)。
And the
カメラ120からの画像情報に基づいて送電ユニット220を認識できなくなると(ステップS60においてYES)、制御装置180は、給電設備200から送信される電力情報(給電設備200からの出力電圧および電流)に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との距離を上記の方法により推定する。そして、制御装置180は、送電ユニット220から受電ユニット110への給電状況に基づいて推定された上記の距離情報に基づく誘導制御(第2の誘導制御)を実行する(ステップS70)。
If
第2の誘導制御中、制御装置180は、送電ユニット220と受電ユニット110との距離の微分値に基づいて、上述した方法により送電ユニット220と受電ユニット110との距離が極小になったか否かを判定する(ステップS80)。そして、送電ユニット220と受電ユニット110との距離が極小になったと判定されると(ステップS80においてYES)、制御装置180は、車両を停車させ、電動パーキングブレーキを作動させる(ステップS90)。
During the second guidance control, the
その後、制御装置180は、給電設備200から電動車両100への実質的な給電を指示する給電指令を通信部130によって給電設備200へ送信する(ステップS100)。さらに、制御装置180は、システムメインリレーSMR2をオンするとともにDC/DCコンバータ142を駆動し、蓄電装置150の充電制御を実行する(ステップS110)。
Thereafter,
一方、給電設備200においては、電動車両100から送信された起動指令を通信部240が受信すると(ステップS200においてYES)、ECU270は、給電設備200の起動を行なう(ステップS210)。次いで、電動車両100から送信された点灯指令を通信部240が受信すると(ステップS220においてYES)、ECU270は、発光部230を点灯する(ステップS230)。さらに次いで、電動車両100から送信される誘導制御中信号を通信部240が受信すると(ステップS240においてYES)、ECU270は、充電時よりも小さい予め設定された電力を出力するように高周波電力ドライバ260の出力を制御する(ステップS250)。
On the other hand, in
誘導制御中信号の受信中、ECU270は、給電設備200から出力される電圧の大きさを示す電圧センサ272からの電圧VSの検出値、および給電設備200から出力される電流の大きさを示す電流センサ274からの電流ISの検出値を、給電設備200の電力情報として通信部240によって電動車両100へ送信する(ステップS260)。
During reception of the in-guidance control signal, the
そして、電動車両100から送信される給電指令を通信部240が受信すると(ステップS270においてYES)、ECU270は、車両の充電を行なうための充電電力を出力するように高周波電力ドライバ260の出力を制御する(ステップS280)。
When
以上のように、この実施の形態においては、電動車両100の駐車制御は2段階で行なわれる。第1段階では、車両に搭載されたカメラ120からの画像情報に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて、送電ユニット220へ車両を誘導するように車両が制御される(第1の誘導制御)。第2段階では、送電ユニット220から受電ユニット110への給電状況に基づいて送電ユニット220と受電ユニット110との間の距離Lが検知される。そして、送電ユニット220が車体下部に入り込むことによりカメラ120で送電ユニット220を撮影できない距離まで車両が送電ユニット220に近づくと、送電ユニット220から受電ユニット110への給電状況に基づき検知された送電ユニット220と受電ユニット110との距離情報に基づいて、送電ユニット220と受電ユニット110との位置合わせを行なうように車両が制御される(第2の誘導制御)。これにより、大掛かりな設備を備えることなく、給電設備200の送電ユニット220と車両に搭載された受電ユニット110との位置合わせを行なうことができる。したがって、この実施の形態によれば、給電設備200への駐車精度を確保しつつ簡易な構成で車両用給電システム10を実現することができる。
As described above, in this embodiment, parking control of electrically
また、上記の実施の形態においては、給電設備200と電動車両100との距離が大きいときは、画像情報に基づく誘導制御(第1の誘導制御)とし、給電設備200と電動車両100との距離が小さくなってから、送電ユニット220からの送電を必要とする、距離情報に基づく誘導制御(第2の誘導制御)が実行される。さらに、第2の誘導制御時に送電ユニット220から出力される電力は、充電制御開始後に出力される電力よりも小さい。したがって、この実施の形態によれば、電力の消費を抑えることができる。
In the above embodiment, when the distance between the
また、上記の実施の形態においては、給電設備200から給電を受ける電動車両100からの指令に基づいて給電設備200が起動され、さらに、電動車両100からの指令に基づいて発光部230が点灯される。したがって、この実施の形態によれば、非充電時の無駄な電力消費を抑えることができる。
In the above embodiment,
なお、上記の実施の形態においては、送電ユニット220がカメラ120の死角に入るとカメラ120からの画像情報に基づく第1の誘導制御から距離情報に基づく第2の誘導制御に切替わるものとしたが、予め設定された所定の距離まで車両が送電ユニット220に近づいたときに第1の誘導制御から第2の誘導制御に切り替わるようにしてもよい。なお、上記所定の距離として、たとえば、受電ユニット110が送電ユニット220から受電可能な距離などを設定可能である。
In the above embodiment, when the
また、上記においては、給電設備200の電力情報を電動車両100へ送信し、その電力情報に基づいて車両側で距離情報を生成するものとしたが、給電設備200における出力電流に基づいて、または車両における受電電圧を電動車両100から給電設備200へ送信することによって、給電設備200側で距離情報を生成して電動車両100へ送信してもよい。また、距離情報を給電設備200が有することによって、給電設備200において距離情報に基づく第2の誘導制御の終了判定を行なってもよい。
In the above description, the power information of the
また、上記においては、第1の誘導制御時は運転者がアクセル/ブレーキを操作するものとし、第2の誘導制御時はアクセル/ブレーキ操作を自動で行なうものとしたが、第1の誘導制御時もアクセル/ブレーキ操作も自動で行なうようにしてもよいし、あるいは、第2の誘導制御時も運転者がアクセル/ブレーキを操作するものとしてもよい。 In the above description, the driver operates the accelerator / brake during the first guidance control, and the accelerator / brake operation is automatically performed during the second guidance control. The accelerator / brake operation may be performed automatically at any time, or the driver may operate the accelerator / brake during the second guidance control.
また、上記においては、カメラ120は車両後部に配設されるものとしたが、カメラ120の配設場所は車両後部に限定されるものではない。
In the above description, the
また、上記においては、共鳴法を用いて給電設備200から電動車両100へ非接触で送電するものとしたが、給電設備200から電動車両100への送電手法は、必ずしも共鳴法に限定されるものではなく、その他の非接触送電手法である、電磁誘導を用いた送電や、マイクロ波を用いた送電であってもよい。なお、これらの送電手法においても、給電設備から車両への給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの距離を推定することが可能である。
In the above description, the resonance method is used to transmit power from the
また、上記においては、発光部230に基づいて送電ユニット220の位置および方向を画像認識するものとしたが、発光部230を設けることなく送電ユニット220の形状等を画像認識してもよい。なお、上記の実施の形態のように発光部230を設けることによって、夜間においても送電ユニット220の位置および方向を認識することが可能である。
In the above description, the position and direction of the
また、上記においては、一対の自己共振コイルを共鳴させて送電するものとしたが、共鳴体として自己共振コイルに代えて高誘電率材から成る高誘電体ディスクを用いることもできる。 In the above description, power is transmitted by resonating a pair of self-resonant coils. However, a high-dielectric disk made of a high-dielectric constant material can be used as the resonator instead of the self-resonant coil.
また、上記においては、電動車両として、動力分割装置177によりエンジン176の動力を分割して駆動輪178とモータジェネレータ172とに伝達可能なシリーズ/パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ172を駆動するためにのみエンジン176を用い、モータジェネレータ174でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン176が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。
In the above description, a series / parallel type hybrid vehicle in which the power of the engine 176 is divided by the power split device 177 and can be transmitted to the
また、この発明は、エンジン176を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置150に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ162を備えない電動車両や、DC/DCコンバータ142を備えない電動車両にも適用可能である。
In addition, the present invention can also be applied to an electric vehicle that does not include engine 176 and travels only by electric power, and a fuel cell vehicle that further includes a fuel cell in addition to
なお、上記において、カメラ120およびIPA−ECU410は、この発明における「第1の検知手段」(第1の検知部)を形成し、IPA−ECU410およびEPS420は、この発明における「第1の誘導制御手段」(第1の誘導制御部)を形成する。また、共鳴ECU460は、この発明における「第2の検知手段」(第2の検知部)に対応し、HV−ECU470、MG−ECU430およびECB440は、この発明における「第2の誘導制御手段」(第2の誘導制御部)を形成する。
In the above, the
さらに、カメラ120は、この発明における「撮影装置」に対応し、IPA−ECU410は、この発明における「画像認識部」に対応する。また、さらに、通信部130,240は、この発明における「通信手段」を形成し、一次自己共振コイル224は、この発明における「送電用コイル」に対応する。また、さらに、二次自己共振コイル112は、この発明における「受電用コイル」に対応し、共鳴ECU460は、この発明における「距離推定部」に対応する。また、さらに、EPS420は、この発明における「第1の制御部」に対応し、MG−ECU430およびECB440は、この発明における「第2の制御部」を形成する。また、さらに、高周波電力ドライバ260およびECU270は、この発明における「電力制御部」を形成する。
Further,
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
Claims (15)
前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置関係を検知する第1の検知手段と、
前記第1の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ前記車両を誘導するように前記車両を制御する第1の誘導制御手段と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第2の検知手段と、
前記第1の誘導制御手段により前記車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第2の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように前記車両を制御する第2の誘導制御手段とを備え、
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第1の検知手段は、
前記車両に搭載され、前記車両の外部を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部とを含み、
前記所定の距離は、前記車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、車両用給電システム。A vehicle power supply system for feeding power contactlessly from the power transmission unit of the sheet generation facilities provided in a vehicle outside the onboard power receiving unit to the vehicles,
A first detection means to detect the positional relationship between the power receiving unit and the transmitting unit,
A first guidance control means to control said vehicle so as to guide the vehicle to the power transmitting unit based on a detection result of the first detecting means,
And second detection means to detect the distance between the power receiving unit and the transmitting unit on the basis of the power transmitting unit to the power supply status to the power receiving unit,
When the vehicle approaches the power transmission unit to a predetermined distance by the first guidance control means, the power transmission unit and the power reception unit are aligned based on the detection result of the second detection means. and a second guidance control means to control the vehicle,
The power transmission unit is disposed on the ground;
The power receiving unit is disposed on the bottom surface of the vehicle body,
The facing area of the power transmission unit and the power receiving unit is smaller than the area of the bottom surface of the vehicle body,
The first detection means includes
A photographing device mounted on the vehicle and photographing the outside of the vehicle;
An image recognition unit for recognizing the position of the power transmission unit based on an image photographed by the photographing device;
The power supply system for vehicles, wherein the predetermined distance is a distance at which the power transmission unit cannot be photographed by the photographing device when the power transmission unit enters a lower part of the vehicle body as the vehicle approaches the power transmission unit .
前記第1の検知手段は、前記送電ユニットの位置を示す発光部をさらに含み、
前記発光部は、前記通信手段により前記車両と前記給電設備との間の通信が確立した後に発光する、請求項1に記載の車両用給電システム。Further comprising a a communication vehicle which performs communication with the power supply facility and the vehicle,
The first detection means further includes a light emitting unit indicating a position of the power transmission unit,
2. The vehicle power supply system according to claim 1 , wherein the light emitting unit emits light after communication between the vehicle and the power supply facility is established by the communication unit.
前記給電設備は、前記通信手段により前記車両から受ける指令に応じて起動される、請求項1に記載の車両用給電システム。Further comprising a a communication vehicle which performs communication with the power supply facility and the vehicle,
The vehicle power supply system according to claim 1 , wherein the power supply facility is activated in response to a command received from the vehicle by the communication unit.
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含み、
前記第2の検知手段は、前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部を含む、請求項1に記載の車両用給電システム。The power transmission unit includes a power transmission coil for receiving power from a power source,
The power receiving unit includes a power receiving coil for receiving contactlessly from the power transmission coil,
It said second sensing means includes a distance estimation unit that estimates a distance between the power receiving unit and the transmitting unit based on the power information that is transmission from the power transmission coil to the power receiving coil, claim vehicle power supply system according to 1.
前記第2の誘導制御手段は、前記第2の検知手段の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第2の制御部を含む、請求項1に記載の車両用給電システム。The first guidance control means includes a first control unit that controls steering of the vehicle based on a detection result of the first detection means,
2. The vehicle power supply system according to claim 1 , wherein the second guidance control unit includes a second control unit that controls driving and braking of the vehicle based on a detection result of the second detection unit.
前記送電ユニットから送出される電力を非接触で受電するように構成された受電ユニットと、
前記送電ユニットの位置を検知する第1の検知部と、
前記第1の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ当該車両を誘導するように当該車両を制御する第1の誘導制御部と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第2の検知部と、
前記第1の誘導制御部により当該車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第2の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように当該車両を制御する第2の誘導制御部とを備え、
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第1の検知部は、
前記車両の外部を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部とを含み、
前記所定の距離は、当該車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、電動車両。A more travelable electric vehicle to the electric motor using the electric power fed power transmission unit or these feed generation facilities provided in a vehicle outside,
A power receiving unit configured to receive power transmitted from the power transmitting unit in a non-contact,
A first detection unit for detecting the position of the power transmission unit;
A first guidance control unit for controlling the vehicle to guide the vehicle to the power transmission unit based on a detection result of the first detection unit;
A second detection unit that detects a distance between the power transmission unit and the power reception unit based on a power supply state from the power transmission unit to the power reception unit;
When the vehicle approaches the power transmission unit to a predetermined distance by the first guidance control unit, the power transmission unit and the power reception unit are aligned based on the detection result of the second detection unit. A second guidance control unit for controlling the vehicle ,
The power transmission unit is disposed on the ground;
The power receiving unit is disposed on the bottom surface of the vehicle body,
The facing area of the power transmission unit and the power receiving unit is smaller than the area of the bottom surface of the vehicle body,
The first detector is
A photographing device for photographing the outside of the vehicle;
An image recognition unit for recognizing the position of the power transmission unit based on an image photographed by the photographing device;
The predetermined distance is an electric vehicle that is a distance at which the power transmission unit cannot be photographed by the photographing device when the power transmission unit enters a lower part of the vehicle body as the vehicle approaches the power transmission unit .
前記給電設備は、前記送電ユニットの位置を示す発光部を含み、
前記通信部は、前記給電設備との通信が確立した後、前記発光部の点灯を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求項9に記載の電動車両。A communication unit for communicating with the power supply facility;
The power supply facility includes a light emitting unit indicating a position of the power transmission unit,
The electric vehicle according to claim 9 , wherein the communication unit transmits a command to instruct lighting of the light emitting unit to the power supply facility after communication with the power supply facility is established.
前記通信部は、前記給電設備の起動を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求項9に記載の電動車両。A communication unit for communicating with the power supply facility;
The electric vehicle according to claim 9 , wherein the communication unit transmits a command instructing activation of the power supply facility to the power supply facility.
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含み、
前記第2の検知部は、前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部を含む、請求項9に記載の電動車両。The power transmission unit includes a power transmission coil for receiving power from a power source,
The power receiving unit includes a power receiving coil for receiving contactlessly from the power transmission coil,
It said second sensing unit includes a distance estimation unit that estimates a distance between the power receiving unit and the transmitting unit based on the power information that is transmission from the power transmission coil to the power receiving coil, claim 9. The electric vehicle according to 9 .
前記第2の誘導制御部は、前記第2の検知部の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第2の制御部を含む、請求項9に記載の電動車両。The first guidance control unit includes a first control unit that controls steering of the vehicle based on a detection result of the first detection unit,
The electric vehicle according to claim 9 , wherein the second guidance control unit includes a second control unit that controls driving and braking of the vehicle based on a detection result of the second detection unit.
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